电力电子技术作业解答Word下载.docx

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，试确定此元件的额定电压是多少，属于哪个电压等级？

根据将

和

中的较小值按百位取整后作为该晶闸管的额定值，确定此元件的额定电压为800V，属于8级。

1-11双向晶闸管有哪几种触发方式？

常用的是哪几种？

双向晶闸管有Ⅰ+、Ⅰ-、Ⅲ+和Ⅲ-四种触发方式。

常用的是：

（Ⅰ+、Ⅲ-）或（Ⅰ-、Ⅲ-）。

1-13GTO和普通晶闸管同为PNPN结构，为什么GTO能够自关断，而普通晶闸管不能？

因为GTO与普通晶闸管在设计和工艺方面有以下几点不同：

（1）GTO在设计时

较大，这样晶体管V2控制灵敏，易于GTO关断；

（2）GTO导通时的

更接近于1，普通晶闸管

，而GTO则为

，GTO的饱和程度不深，接近于临界饱和，这样为门极控制关断提供了有利条件；

（3）多元集成结构使每个GTO元阴极面积很小，门极和阴极间的距离大为缩短，使得P2极区所谓的横向电阻很小，从而使从门极抽出较大的电流成为可能。

第二章电力电子器件的辅助电路

（3）UDRM＝URRM=（2~3）×

U2＝（2~3）×

1.414×

100=283~424（V）

IVT＝Id∕

＝27.57（A）

IT（Av）＝（1.5~2）×

IVT∕1.57=（1.5~2）×

27.57∕1.57＝26~35（A）

所以选择晶闸管的型号为：

KP30-3或KP30-4

②反电动势负载

（1）ud、id和i2的波形如下图：

（2）Ud＝0.9U2cosα＝0.9×

100×

cosπ/6＝77.97（A）

Id＝（Ud－E）/R＝（77.97－60）/2＝9（A）

I2＝Id＝9（A）

（3）UDRM＝URRM=（2~3）×

＝9∕1.414=6.363（A）

6.363∕1.57＝6.1~8.1（A）

KP10-3或KP10-4

3-8三相半波可控整流电路带大电感负载，电感阻值为10Ω，变压器二次侧相电压有效值为220V。

求当

时，输出电压及电流的平均值Ud和Id、流过晶闸管的电流平均值IdT和有效值IT，并画出输出电压ud、电流id的波形。

如果在负载两端并接了续流二极管，再求上述数值及波形。

解:

（1）不接续流二极管时

输出电压ud、电流id的波形

（2）接续流二极管时

3-10三相桥式全控整流电路带大电感性负载，

，Rd=10Ω，求

时，输出电压电流Ud、Id以及变压器二次侧电流有效值I2，流过晶闸管的电流有效值IVT。

解：

Ud＝2.34U2cosα＝2.34×

cos45°

＝165.4（V）

Id＝Ud∕R＝165.4∕10＝16.5（A）

I2＝

Id＝

×

16.5＝13.5（A）

＝16.5∕

＝9.52（A）

3-11三相半波可控整流电路带反电动势负载，为保证电流连续串接了电感量足够大的电抗器，

，求

时的输出电压Ud、电流Id以及换相重叠角

。

，考虑LT时，有：

代入已知条件得：

解方程组得：

又∵

即得出

∴

3-12三相桥式相控整流电路，反电动势负载，E=200V，R=1Ω，平波电抗器L值足够大，U2=220V

（1）LB=0，α=π/3，画出ud、uVT1、id波形，计算Ud和Id的值；

（2）LB=lmH，α=π/3，计算Ud、Id、γ的值；

（1）当LB＝0时：

220×

cosπ/3＝257.4（V）

Id＝（Ud－E）∕R＝（257.4－200）∕1＝57.4（A）

ud、uVT1、id的波形如下：

（2）

3-13单相桥式相控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波?

其中幅值最大的是哪一次?

变压器二次侧电流中含有哪些次数的谐波?

其中主要的是哪几次?

单相桥式相控整流电路，其整流输出电压中含有2k（k=1、2、3…）次谐波，其中幅值最大的是2次谐波。

变压器二次侧电流中含有2k＋1（k＝1、2、3……）次即奇次谐波，其中主要的有3次、5次谐波。

3-14三相桥式相控整流电路，其整流输出电压中含有哪些次数的谐波?

三相桥式相控整流电路的整流输出电压中含有6k（k＝1、2、3……）次的谐波，其中幅值最大的是6次谐波。

变压器二次侧电流中含有6k±

1（k=1、2、3……）次的谐波，其中主要的是5、7次谐波。

第四章DC-AC变换技术

4-2、换流方式有哪几种？

各有什么特点？

换流方式有器件换流、电网换流、负载换流和强迫换流四种。

器件换流：

利用全控器件的自关断能力进行换流。

全控型器件采用此换流方式。

电网换流：

由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。

负载换流：

由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超过负载电压时，可实现负载换流。

强迫换流：

设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。

通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。

4-4在图4-28的两图中，一个工作在整流电动状态，另一个工作在逆变发电状态。

试回答：

（1）在图中标出Ud、Ed及id的方向。

（2）说明E大小与Ud大小的关系。

（3）当α与β的最小值均为30°

时，控制角α的移相范围为多少？

图4-28题4-4图

解答：

（1）标注如图所示

（a）（b）

（2）图（a）中：

，电路工作在整流电动状态；

图（b）中：

，电路工作在逆变发电状态。

（3）当

时，控制角

的移相范围为30°

～150°

4-8什么是电压型逆变电路？

什么是电流型逆变电路？

二者各有何特点？

按照逆变电路直流侧电源性质分类，直流侧是电压源的逆变电路称为电压型逆变电路；

直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路。

电压型逆变电路的主要特点是：

（1）直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。

直流侧电压基本无脉动，直流回路呈现低阻抗。

（2）由于直流电压源的钳位作用，交流测输出电压波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。

而交流测输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。

（3）当交流测为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电容起到缓冲无功能量的作用。

为了给交流测向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了反馈二极管。

电流型逆变电路的主要特点是：

（1）直流侧串联有大电感，相当于电压源。

直流侧电流基本无功脉动，直流回路呈现高阻抗。

（2）电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径，因此交流侧输出的电流为矩形波，并且与负载阻抗角无关。

而交流测输出电压波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。

（3）当交流测为阻感负载时需要提供无功功率，直流侧电感起缓冲无功能量的作用。

因此反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像逆变电路那样要给开关器件反并联二极管。

4-14设三相桥式电压源逆变电路直流母线电压Ud=540V，当其工作在180︒导电方式时，求出输出相电压基波幅值和有效值，输出线电压基波幅值和有效值。

第5章DC-DC变换技术

5-2在图5-2（a）所示的降压斩波电路中，已知E=200V，R=10Ω，L值极大，EM=30V。

采用脉宽调制控制方式，当T=50μs，ton=20μs,计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。

Uo=

=

=80（V）

Io=

=5（A）

5-5．在图5-3（a）所示的升压斩波电路中，已知E=50V，L值和C值极大，R=20Ω，采用脉宽调制控制方式，当T=40μs、ton=25μs时，计算输出电压平均值Uo，输出电流平均值Io。

Uo=

=133.3（V）

=6.667（A）

第六章AC-AC变换技术

6-3双向晶闸管组成的单相调功电路采用过零触发，电源电压U2=220V，负载电阻R=1Ω。

在设定周期Tc内，使晶闸管导通0.3s，断开2s。

计算：

（1）输出电压的有效值；

（2）负载上所得到的平均功率及假定晶闸管一直导通时所发出的功率。

（1）负载在导通0.3s、断开0.2s、过零触发下，输出电压有效值为：

（2）负载在全导通时，送出的功率为：

晶闸管导通0.3s，断开2s时，负载上平均功率为：

6-6图6-38为电感性负载单相交流调压电路，

为220V、50Hz正弦交流电，

=5.516mH，R=1

，求：

（1）控制角移相范围；

（2）负载电流最大有效值；

（3）最大输出功率和功率因数；

（4）画出

时负载电压和电流的波形。

图6-38题6-6图

（1）

控制角

移相范围：

60°

～180°

（3）

（4）由

查P170页图6-4得晶闸管的导通角

，画出电压和电流的波形如下：

第7章PWM控制技术

7-4单极性和双极性PWM调制有什么区别?

在三相桥式PWM逆变电路中，输出相电压（输出端相对于直流电源中点的电压）和线电压SPWM波形各有几种电平?

答：

三角波载波在信号波正半周期或负半周期里只有单一的极性，所得的PWM波形在半个周期中也只在单极性范围内变化，称为单极性PWM控制方式。

三角波载波始终是有正有负为双极性的，所得的PWM波形在半个周期中有正、有负，则称之为双极性PWM控制方式。

三相桥式PWM型逆变电路中，输出相电压有两种电平：

Ud／2和-Ud／2。

输出线电压有三种电平Ud、0、-Ud。

7-6什么是异步调制?

什么是同步调制?

二者各有何特点?

分段同步调制有什么优点?

载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。

在异步调制方式中，通常保持载波频率fc固定不变，因而当信号波频率fr变化时，载波比N是变化的。

异步调制的主要特点是：

在信号波的半个周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。

载波比N等于常数，并在变频时使载波和信号波保持同步的方式称为同步调制。

同步调制的主要特点是：

在同步调制方式中，信号波频率变化时载波比N不变，信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的。

分段同步调制是把逆变电路的输出频率划分为若干段，每个频段的载波比一定，不同频段采用不同的载波比。

其优点主要是，在高频段采用较低的载波比，使载波频率不致过高，可限制在功率器件允许的范围内。

而在低频段采用较高的载波比，以使载波频率不致过低而对负载产生不利影响。